2022 Fiscal Year Annual Research Report
Information embedding in living organisms by electrically-induced bubbles and information transfer via functional interfaces
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22H00198
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山西 陽子 九州大学, 工学研究院, 教授 (50384029)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原本 悦和 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (30540869)
田川 美穂 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (40512330)
菅野 茂夫 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (60726313)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 電界誘起気泡 / 人工物導入 / 生体組織 / 情報埋め込み |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では電界誘起気泡による金属から生体組織までの幅広いターゲットへ金属を埋込する技術を発展させ，生体界面を物理的刺激によってアクティブに制御することにより生体組織等に情報を埋込む実装技術を完成させ，外部から接触・非接触にセンサをアプローチして情報伝達することを目標としている．
本技術は表面に薄膜電極を貼る技術とは一線を画し，実際に表層に低侵襲に情報を埋め込んでいるためこれまでになくロバストかつ安定にウェットな生体内外の情報伝達を行う技術である．情報の種類は磁性情報，遺伝子，機能性材料などを対象とし，情報量や埋め込む深さにおいてもターゲットの物性に応じてμmオーダで制御可能とし幅広いセンサに対応するものとする．
2022年度は電界誘起気泡の気液界面の還元作用によって磁性情報としてパーマロイを析出することに成功した．今後は高磁性材料の品質を高め生体組織への適用を可能にする機能を生み出すものとする．
また，同じく電界誘起気泡の気液界面の還元作用によってハイドロゲル上で金ナノ粒子を合成および堆積することに成功し，特定の波長の光を吸収させ，光応答性アクチュエータを創生した．今後は金属イオン溶液の濃度やパルス電圧の周波数の検討を行い，本手法における高精度な金属ナノ粒子の粒径制御を目指す．最終的には波長選択性を有するソフトアクチュエータへ繋げ，生体組織への適用を可能にし生体内外の情報伝達の技術へと繋げて行く．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度は電界誘起気泡の気液界面の還元作用によって磁性情報としてパーマロイを析出することに成功した．また同じく電界誘起気泡の気液界面の還元作用によってハイドロゲル上で金ナノ粒子を合成および堆積することに成功し，特定の波長の光を吸収させ，光応答性アクチュエータを創生した．本発見は生体内外の情報伝達の技術に繋がる重要な第一歩であり，進捗状況も順調に進展していると言える．今後は金属イオン溶液の濃度やパルス電圧の周波数の検討を行い，本手法における高精度な金属ナノ粒子の粒径制御を目指し，最終的に波長選択性の制御性の獲得を目指す．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の大きなる目標として，これまで遺伝子導入や磁性情報の埋込みを達成してきたが，本研究よりそれらを「情報」というカテゴリに纏め，あらゆる人工物に対応したインジェクションシステムを構築することを目標としている．
今後は，様々な機能性材料の細胞へのインジェクションを目指すものとする．その一つとしてハイドロゲルや生体試料などへの金属イオン溶液の濃度やパルス電圧の周波数の検討を行い，本手法における高精度な金属ナノ粒子の粒径制御を目指し，最終的に波長選択性の制御性の獲得を目指す．
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